Vật Lí hạt nhân qua các năm được phân tách từ đề thi chính thức của BGD&ĐT

[Tăng Giáp]

Phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2015 gồm có 5 câu tương ứng với 1 điểm (6.0,2 = 1,2 điểm). 5 câu là phần dễ kiếm điểm và câu thứ 6 hơi khó hơn chút, với học sinh trung bình thì câu này cũng "bình thường thôi" (xem thêm)

==> Theo tôi phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2015 là phần cho học sinh điểm ==> Không có câu KHÓ NHĂN RĂNG

Sau đây tôi xin giới thiệu 6 câu ( Nội dung đề + lời giải chi tiết ) phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2015:

Câu 1: Hạt nhân càng bền vững khi có:
A. Năng lượng lien kết riêng càng lớn
B. Số prôtôn càng lớn.
C. Số nuclôn càng lớn
D. Năng lượng lien kết càng lớn
Đáp án A. Năng lượng lien kết riêng càng lớn

Câu 2: Cho 4 tia phóng xạ: tia α; tia β+; tia β- và tia γ đi vào miền có điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức điện. Tia phóng xạ không bị lệch khỏi phương truyền ban đầu là:
A. tia γ
B. tia β-
C. tia β+
D. tia α
Đáp án A. tia γ

Câu 3: Hạt nhân ${}_6^{14}C$ và ${}_7^{14}N$ có cùng
A. điện tích
B. số nuclôn
C. số prôtôn
D. số nơtrôn
Đáp án B. số nuclôn

Câu 4: Cho khối lượng hạt nhân ${}_{47}^{107}Ag$là 106,8783u, của nơtrôn là 1,0087; của prôtôn là 1,0073u . Độ hụt khối của hạt nhân ${}_{47}^{107}Ag$là:
A. 0,9868u
B. 0,6986u
C. 0,6868u
D. 0,9686u

Giải​

Δm = Zm$_p$ + Nm$_n$ – m = 47m$_p$ + 60 m$_n$ - m = 0,9868u.
Đáp án A. 0,9868u

Câu 5: Đồng vị phóng xạ ${}_{84}^{210}Po$ phân rã α, biến thành đồng vị bền ${}_{82}^{206}Pb$với chu kỳ bán rã 138 ngày. Ban đầu có môt mẫu ${}_{84}^{210}Po$tinh khiết. Đền thời điểm t, tổng số hạt α và hạt nhân ${}_{82}^{206}Pb$ ( được tạo ra) gấp 14 lần số hạt nhân ${}_{84}^{210}Po$còn lại. Giá trị của t bằng:
A. 552 ngày
B. 414 ngày
C. 828 ngày
D. 276 ngày

Giải​

Cứ sau mỗi phân rã thí một hạt α và 1 hạt nhân ${}_{82}^{206}Pb$được tạo thành. Đền thời điểm t, tổng số hạt α và hạt nhân ${}_{82}^{206}Pb$ ( được tạo ra) gấp 14 lần số hạt nhân ${}_{84}^{210}Po$còn lại, tức là số hạt ${}_{84}^{210}Po$bị phân rã bằng 7 lần số hạt nhân ${}_{84}^{210}Po$ còn lại. ΔN = 7N.
Ta có: $N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}};\,\Delta N = {N_0}\left( {1 - {2^{ - \frac{t}{T}}}} \right) = 7{N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} \to {2^{ - \frac{t}{T}}} = \frac{1}{8} \to \frac{t}{T} = 3 \to t = 3T = 414\left( {ngay} \right)$
Đáp án B. 414 ngày

Câu 6: Bắn hạt prôtôn có động năng 5,5MeV vào hạt nhân ${}_3^7Li$ đang đứng yên gây ra phản ứng hạt nhân $p + {}_3^7Li \to 2\alpha .$Giả sử phản ứng không kèm theo bức xạ γ, hai hạt α có cùng động năng và bay theo hai hướng tạo với nhau góc 160$^0$. Coi khối lượng của mỗi hạt tính theo đơn vị u gần bằng số khối của nó. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là;
A. 14,6 MeV
B. 10,2 MeV
C. 17,3 MeV
D. 20,4 MeV

Giải​

$p + {}_3^7Li \to 2\alpha .$
Theo ĐL bảo toàn động lượng: $\overrightarrow {{p_p}} = \overrightarrow {{p_\alpha }} + \overrightarrow {{p_\alpha }} \to p_p^2 = p_\alpha ^2 + p_\alpha ^2 - 2p_\alpha ^2.\cos \varphi $ $ \to {k_\alpha } = 11,4\left( {MeV} \right)$
Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là: ΔE = 2K$_α$ - K$_p$ = 22,8 – 5,5 = 17,3 MeV.
Đáp án C. 17,3 MeV

 

[Tăng Giáp]

Phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2014 gồm có 5 câu tương ứng với 1 điểm (6.0,2 = 1,2 điểm). 5 câu là phần dễ kiếm điểm và câu thứ 6 hơi khó hơn chút, với học sinh trung bình thì câu này cũng "bình thường thôi" (xem thêm)

==> Theo tôi phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2014 là phần cho học sinh điểm ==> Không có câu KHÓ NHĂN RĂNG

Sau đây tôi xin giới thiệu 6 câu ( Nội dung đề + lời giải chi tiết ) phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2014:

Câu 1:Trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn
A. năng lượng toàn phần.
B. số nuclôn.
C. động lượng.
D. số nơtron.
Đáp án: D. số nơtron.

Câu 2:Tia α
A. có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng trong chân không.
B. là dòng các hạt nhân ${}_{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}}$.
C. không bị lệch khi đi qua điện trường và từ trường.
D. là dòng các hạt nhân nguyên tử hiđrô.
Đáp án: B. là dòng các hạt nhân ${}_{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}}$.

Câu 3:Trong các hạt nhân nguyên tử: ${}_2^4He;{}_{26}^{56}Fe;{}_{92}^{238}U$và ${}_{90}^{230}Th$, hạt nhân bền vững nhất là
A. ${}_{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}}$.
B. ${}_{90}^{230}Th$.
C. ${}_{26}^{56}Fe$.
D. ${}_{92}^{238}U$.
Đáp án: C. ${}_{26}^{56}Fe$.

Câu 4:Đồng vị là những nguyên tử mà hạt nhân có cùng số
A. prôtôn nhưng khác số nuclôn.
B. nuclôn nhưng khác số nơtron.
C. nuclôn nhưng khác số proton.
D. nơtron nhưng khác số proton.
Đáp án: A. prôtôn nhưng khác số nuclôn.

Câu 5:Số nuclôn của hạt nhân ${}_{90}^{230}Th$nhiều hơn số nuclôn của hạt nhân $_{84}^{210}Po$là
A. 6
B. 126
C. 20
D. 14
Giải
ΔA = 230 – 210 = 20
Đáp án: C. 20

Câu 6:Bắn hạt α vào hạt nhân nguyên tử nhôm đang đứng yên gây ra phản ứng: ${}_2^4He + {}_{13}^{27}Al \to {}_{15}^{30}P + {}_0^1n$. Biết phản ứng thu năng lượng là 2,70 MeV; giả sử hai hạt tạo thành bay ra với cùng vận tốc và phản ứng không kèm bức xạ γ. Lấy khối lượng của các hạt tính theo đơn vị u có giá trị bằng số khối của chúng. Động năng của hạt α là
A. 2,70 MeV
B. 3,10 MeV
C. 1,35 MeV
D.1,55 MeV

Giải​

$\left. \begin{array}{l}\left. \begin{array}{l}{\rm{W}} = {k_n} + {k_P} - {k_\alpha } = 2,7\left( {MeV} \right)\\{v_P} = {v_n} \to \frac{{{k_P}}}{{{k_n}}} = \frac{{\frac{1}{2}{m_P}v_P^2}}{{\frac{1}{2}{m_n}v_n^2}} = \frac{{{m_P}}}{{{m_n}}} = 30\end{array} \right\} \to 31{k_n} - {k_\alpha } = 2,7\left( {MeV} \right)\\{{\vec p}_\alpha } = {{\vec p}_P} + {{\vec p}_n} \to {p_\alpha } = 31{p_n} \to {k_n} = \frac{{{k_{He}}}}{{240,25}}\end{array} \right\} \to {k_\alpha } = {K_H}\frac{{2,7}}{{1 - \frac{{31}}{{240,25}}}} = 3,1\left( {MeV} \right)$
Đáp án: B. 3,10 MeV

 

[Tăng Giáp]

Phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2013 gồm có 7 câu tương ứng với 1,4 điểm (7.0,2 = 1,4 điểm). Trong đó

• 5 câu đầu là phần dễ giúp học sinh gỡ điểm.
• Câu thứ 6 và thứ 7 là phần giành cho học sinh khá.

==> Như mọi năm phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2013 là phần giúp học sinh gỡ điểm.

Sau đây tôi xin giới thiệu 7 câu ( Nội dung đề + lời giải chi tiết ) phần Vật Lí Hạt Nhân đề thi môn Vật Lí tốt nghiệp THPT Quốc Gia năm 2013:

Câu 1.Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì có
A. năng lượng liên kết càng nhỏ .
B. năng lượng liên kết càng lớn.
C. năng lượng liên kết riêng càng lớn.
D. năng lượng liên kết riêng càng nhỏ.
Đáp án: B. năng lượng liên kết càng lớn

Câu 2.Tia nào sau đây không phải là tia phóng xạ?
A. Tia γ.
B. Tia β+.
C. Tia α.
D. Tia X.
Đáp án: D. Tia X.

Câu 3.Cho khối lượng của hạt prôtôn, nơtrôn và hạt nhân đơteri 2D lần lượt là 1,0073u; 1,0087u và 2,0136u. Biết 1u= 931,5 MeV/c$^2$. Năng lượng liên kết của hạt nhân 2D là:
A. 2,24MeV
B. 4,48 MeV
C. 1,12 MeV
D. 3,06 MeV

giải​

W$_{lk}$ = ∆m.c$^2$ = (Zm$_p$ + Nm$_n$ - m$_D$).c$^2$ = 2,2356 MeV
Đáp án: A. 2,24MeV

Câu 4.Một hạt có khối lượng nghỉ m$_0$. Theo thuyết tương đối, khối lượng động (khối lượng tương đối tính) của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không) là
A. 1,25 m$_0$.
B. 0,36 m$_0$
C. 1,75 m$_0$
D. 0,25 m$_0$

Giải​

$m = \frac{{{m_0}}}{{\sqrt {1 - {v^2}/{c^2}} }} = \frac{{{m_0}}}{{\sqrt {1 - 0,{6^2}} }} = 1,25{m_0}$
Đáp án: A. 1,25 m$_0$.

Câu 5.Một lò phản ứng phân hạch có công suất 200 MW. Cho rằng toàn bộ năng lượng mà lò phản ứng này sinh ra đều do sự phân hạch của 235U và đồng vị này chỉ bị tiêu hao bởi quá trình phân hạch. Coi mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra 200 MeV; số A-vô-ga-đrô NA=6,02.1023 mol$_{-1}$. Khối lượng 235U mà lò phản ứng tiêu thụ trong 3 năm là
A. 461,6 kg.
B. 461,6 g.
C. 230,8 kg.
D. 230,8 g.

Giải​

$\left\{ \begin{array}{l}P = 200MW = {2.10^8}\left( W \right)\\P = \frac{{\rm{W}}}{t} = \frac{{N{{\rm{W}}_1}}}{t}\\{{\rm{W}}_1} = 200MeV = 3,{2.10^{ - 11}}\left( J \right)\\t = 3\left( {năm} \right) = 94608000\left( s \right)\\m = nA = \frac{N}{{{N_A}}}.A\end{array} \right. \to m = \frac{{Pt.A}}{{{W_1}.{N_A}}} = 230,823\left( {kg} \right)$
Đáp án: D. 230,8 g.

Câu 6.Dùng một hạt α có động năng 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 14N đang đứng yên gây ra phản ứng $\alpha + _7^{14}N \to _1^1p + _8^{16}O$ Hạt Prôtôn bay ra theo phương vuông góc với phương bay tới của hạt α. Cho khối lượng các hạt nhân: m$_{α}$ = 4,0015 u; m$_p$ = 1,0073 u; m$_{N14}$ = 13,9992 u; m$_{O17}$ = 16,9947 u. Biết 1u = 931,5 MeV/c$^2$. Động năng của hạt nhân 17O là
A. 2,075 MeV.
B. 2,214 MeV.
C. 6,145 MeV.
D. 1,345 MeV.

giải​

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng
$\begin{array}{l}{K_p} + {K_O} - {K_\alpha } = \left[ {\left( {{m_\alpha } + {m_N}} \right) - \left( {{m_p} + {m_O}} \right)} \right].{c^2}\\ \to {K_p} + {K_O} - 7,7 = \left[ {\left( {4,0015 + 13,9992} \right) - \left( {1,0073 + 16,9947} \right)} \right].{c^2} \to {K_p} + {K_O} = 6,48905\left( {MeV} \right)\left( 1 \right)
\end{array}$
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng $\left\{ \begin{array}{l}\alpha + _7^{14}N \to _1^1p + _8^{16}O\\\overrightarrow {{v_\alpha }} \bot \overrightarrow {{v_p}}
\end{array} \right. \to {K_O} = \frac{{2{m_\alpha }{K_\alpha } + 2{m_p}{K_p}}}{{2{m_O}}}\left( 2 \right)$
(1) và (2): k$_0$ = 2,075 MeV
Đáp án: A. 2,075 MeV.

Câu 7.Hiện nay urani tự nhiên chứa hai đồng vị phóng xạ 235U và 238U, với tỷ lệ số hạt 235U và số hạt 238U là 7.10$^{-3}$. Biết chu kì bán rã của 235U và 238U lần lượt là 7,00.108 năm và 4,50.109 năm. Cách đây bao nhiêu năm, urani tự nhiên có tỷ lệ số hạt 235U và số hạt 238U là 3.10$^{- 2}$?
A. 2,74 tỉ năm.
B. 2,22 tỉ năm.
C. 1,74 tỉ năm.
D. 3,15 tỉ năm.

giải​

Hạt 238U sinh ra là do số hạt 235U bị phân rã: $\left\{ \begin{array}{l}
{N_{U235}} = {N_{01}}{.2^{ - \frac{t}{{{T_1}}}}}\\{N_{238}} = {N_{02}}{.2^{ - \frac{t}{{{T_2}}}}}\end{array} \right. \to \frac{{{N_{U235}}}}{{{N_{238}}}} = \frac{{{N_{01}}{{.2}^{ - \frac{t}{{{T_1}}}}}}}{{{N_{02}}{{.2}^{ - \frac{t}{{{T_2}}}}}}} = \frac{{{N_{01}}}}{{{N_{02}}}}{.2^{t\left( {\frac{1}{{{T_2}}} - \frac{1}{{{T_1}}}} \right)}}$
Vào thời điểm t: $\frac{{{N_{U235}}}}{{{N_{238}}}} = \frac{3}{{100}} \to \frac{3}{{100}} = \frac{{{N_{01}}}}{{{N_{02}}}}{.2^{t\left( {\frac{1}{{{T_2}}} - \frac{1}{{{T_1}}}} \right)}}\,\,\left( 1 \right)$
Hiện nay: $\frac{{{N_{U235}}}}{{{N_{238}}}} = \frac{7}{{1000}} \to \frac{7}{{1000}} = \frac{{{N_{01}}}}{{{N_{02}}}}{.2^{\left( {t + \Delta t} \right)\left( {\frac{1}{{{T_2}}} - \frac{1}{{{T_1}}}} \right)}}\,\,\left( 2 \right)$
Từ (1) và (2) ta có: $\frac{{\frac{7}{{1000}}}}{{\frac{3}{{100}}}} = \frac{{\frac{{{N_{01}}}}{{{N_{02}}}}{{.2}^{\left( {t + \Delta t} \right)\left( {\frac{1}{{{T_2}}} - \frac{1}{{{T_1}}}} \right)}}}}{{\frac{{{N_{01}}}}{{{N_{02}}}}{{.2}^{t\left( {\frac{1}{{{T_2}}} - \frac{1}{{{T_1}}}} \right)}}}} \to \frac{7}{{30}} = {2^{\Delta t\left( {\frac{1}{{{T_2}}} - \frac{1}{{{T_1}}}} \right)}} \to \Delta t = 1740404571\left( {nam} \right)$
Đáp án: C. 1,74 tỉ năm.